La condensación evaporativa flotante, una alternativa eficientemente energética

El coste energético de las instalaciones de refrigeración industrial incide de manera fundamental en el balance económico de cualquier negocio, por lo que la elección del sistema más eficiente debe tenerse en cuenta desde el inicio del proyecto. En este contexto la condensación evaporativa se presenta como una alternativa de primer orden.

Cualquier instalación frigorífica presenta un alto consumo energético tanto por las elevadas potencias demandadas como por las horas de funcionamiento anuales. La clave reside en combinar un producto de calidad, competitivo, capaz de generar un ahorro económico y energético considerable, y que, al mismo tiempo, mitigue el impacto medioambiental.

En este contexto, un último avance tecnológico lo constituye la denominada “condensación flotante”, un algoritmo de control de presión de condensación optimizado que, para cada temperatura ambiente, busca el punto óptimo de control de la velocidad de ventiladores que maximiza el rendimiento energético del sistema.

Instalaciones eficientes: requisitos

Una instalación capaz de dar solución a todas estas necesidades debe reunir los siguientes requisitos:

  • Consumir menos frío: este debe ser un factor presente desde el mismo diseño de la instalación, ya que es en este momento cuando un incremento de la inversión inicial permitirá favorecer el ahorro a lo largo de todo el ciclo de vida de la instalación. Para ello deben tenerse en cuenta, entre otros elementos:
    1. Mejores aislamientos.
    2. Puertas automáticas de cierre rápido, con el objeto de minimizar las cargas debidas a infiltraciones o renovaciones.
    3. Separadores climáticos, con el fin de crear transiciones térmicas que minimicen los diferenciales térmicos respecto a la temperatura exterior.
  • Producir frío con más eficiencia
  1. Influencia de las presiones en el EER (Energy Efficiency Ratio - Factor de Eficiencia: al precisar un salto térmico como fuerza impulsora del flujo térmico, siempre que se incremente la temperatura de evaporación y/o se disminuya la de condensación, se incrementará el efecto frigorífico y se reducirá la relación de compresión o consumo, es decir, se aumentará el EER de la instalación, se producirá más consumiéndose menos.
  2. Influencia del recalentamiento: al incrementar el mismo, el consumo se verá aumentado.
  3. Elección del refrigerante: si bien en función de la elección del refrigerante la inversión inicial variará, se debe analizar el coste del ciclo de vida que determine la decisión más adecuada.
  4. Configuración del ciclo: el doble salto es más eficiente que el simple, sobre todo, cuando tenemos carga a diferentes temperaturas (sistema Booster).
  5. Tipo de compresor: desde el punto de vista energético, el alternativo es más eficiente y se ha modernizado en los últimos años.
  • Aprovechar “lo que no queda más remedio que tirar”: El calor de condensación es consecuencia de la absorción energética de las cargas que tratan de modificar las consignas necesarias en cada servicio, más la componente térmica del proceso de compresión necesaria para “ubicar” el fluido de trabajo o refrigerante en un nivel térmico de tal forma que se pueda “verter” el calor en el foco caliente o medio condensante en función del salto térmico definido por diseño. Por otro lado, para la disipación del calor de condensación se precisa de un consumo de recursos adicional, de energía eléctrica, agua y producto químico en función de la decisión adoptada sobre el medio condensante.

Condensación evaporativa flotante

La condensación evaporativa, basada en el principio de enfriamiento evaporativo, toma como referencia, del foco caliente, la temperatura de bulbo húmedo del aire exterior, siendo esta inferior a la temperatura seca del aire.

En consecuencia, la selección de la condensación evaporativa como medio condensante permitirá obtener unas presiones de condensación inferiores frente a otros sistemas y, no solo en la fase de diseño, sino durante todo el ciclo operativo.

La disminución del nivel de presión de condensación, reducirá la potencia absorbida en el compresor y, en consecuencia, el trabajo de compresión y el consumo eléctrico de la instalación frigorífica, mejorando su eficiencia.

Dado que la instalación se diseña para las condiciones exteriores ambiente más desfavorables, las cuales se producen durante pocas o muy pocas horas del año, el potencial de ahorro energético basado en la optimización de la presión de condensación en relación a las condiciones exteriores es vital para minimizar los costes operativos de la instalación.

Para la implementación de la condensación flotante es preciso conocer los límites hasta los cuales es posible disminuir la presión de condensación. Los mismos dependerán de:

  • Mínima presión de condensación permitida por el compresor.
  • Mínima diferencia de presión permitida por la válvula de expansión para operar adecuadamente.
  • Adicionalmente, al reducirse la presión de condensación, aumenta la potencia frigorífica del compresor por lo que se precisa de una adecuada regulación en el mismo que acople la potencia demanda a la producida.

La operativa del control de la condensación flotante se establece de la siguiente forma:

  • Sonda de presión de alta.
  • Sonda de temperatura y humedad relativa exterior.
  • Controlador electrónico con un algoritmo de control que, en función de la temperatura húmeda exterior (Tª seca y HR), establece la consigna adecuada de presión de  condensación.

Por otro lado, se debe analizar que el ahorro en consumos en los compresores del ciclo debido a la operativa mediante condensación flotante no sea inferior al consumo debido al condensador (motoventiladores y moto-bomba de pulverización).

Control de presión de condensación vs condensación flotante

El control de la presión de condensación en función de las condiciones exteriores manteniendo la presión constante, es una medida de ahorro en el consumo de moto-ventiladores del condensador evaporativo al modular el régimen de giro (variadores de frecuencia), con la consecuente disminución en consumo eléctrico en los mismos (leyes de los ventiladores). Adicionalmente, se disminuyen los niveles sonoros, se reduce el número de arranques/paradas así como el consumo pico en arranques y se mejoran las condiciones operativas de las transmisiones. 

El tradicional control de presión de condensación configurado para mantener un valor mínimo puede suponer un incremento del consumo energético del sistema, es decir, una reducción del rendimiento estacional.

Sin embargo, bien gestionado, la modulación de la velocidad de ventiladores puede lograr un doble objetivo: controlar la presión de condensación y proporcionar un importante ahorro económico.

Conclusiones

En consecuencia, al disminuir la presión de condensación, se incrementa la eficiencia de la instalación frigorífica, se reducen los costes operativos de la misma, se mejora la competitividad del producto y se minimiza el impacto medioambiental.

En general, las plantas frigoríficas presentan un potencial de mejora de la eficiencia energética. En este contexto, los fabricantes promueven soluciones con el objeto de mejorar el aprovechamiento de los recursos energéticos, impulsar la competitividad industrial e incrementar el respeto por el medioambiente.

 

Artículo elaborado por la Comisión Técnica de AEFYT

Imagen: condensador evaporativo Recold JC de SPX Cooling